Усилитель для наушников

[IRMADE]

[uquote="ssc",url="/forum/viewtopic.php?p=3863943#p3863943"][quote="Vilsi"]я стесняюсь спросить: а какая мощность достаточна на наушники?

Не надо стесняться. Большой уровень мощности для наушников - 30 мВт. И то ваши уши долго не выдержат.

Ну, а теперь - для ssc.
1. "...В этом свете сие устройство представляется абсолютно бесполезным, ибо при напряжении питания 3В без мостового включения достаточную громкость можно получить только с очень чувствительными наушниками, да и то, немного тиховато будет.."

Хочу напомнить ssc, что ВСЕ приводимые мной схемы отработаны практически, поэтому для обслуживания наушников 16-33 Ома вводить мостовой режим нет необходимости, звуковое давление на перепонку и так более чем достаточное. Чтобы убедиться в этом достаточно собрать усилитель, а не разводить демагогию на форуме;
2. Наушники применялись мной самые обычные - ушные "затычки", причём 15-летней давности;
Так что все заявления несостоятельны. Чтобы убедиться в этом достаточно взять в руки паяльник, а не выдумывать сказки.

3. "...Смущают еще несколько фактов - номинал резистора R1 на входе 560 Ом и сама необходимость наличия указанного резистора - зачем, мля..?.."

Объясняю. На выходе смартов и прочих телефонов стоит конденсатор и в момент подключения тлф к усилителю на входе AD присутствует бросок напряжения. Чтобы снизить его до гарантированно безопасного значения и применён R1. Чтобы не плодить лишнюю номенклатуру, номинал резистора взят 560 Ом.

4. "...На входе подпись - "От ТЛФ"..или я чего-то не понимаю, или одно из двух - это что, взять сигнал с телефонного выхода источника, подать его на это устройство, а к нему подключить наушники..?"

Именно так и подключать.

5. "...не проще ли наушники сразу подключить к нужному телефонному выходу, тогда это устройство просто нахер не понадобится..."

А это как сказать. Не все используют для музыки телефоны. Я использовал при отработке усилителя плеер MP330 и разница между наушниками напрямую и через усилитель была ощутимая как по качеству так и по уровню громкости. Уровень громкости даже для меня был запредельный, а что говорить о "молодых ушах"?

В разделе "Усилители для портативных колонок" мною много чего выложено, естественно, практически отработанного. С 22 июля 2019 по 8 января 2020.

Ну и под занавес. Когда чью-либо конструкцию начинают сходу оплёвывать, причём исключительно теоретически, это вызывает недоумение, которое переходит в уверенность, что на этом форуме не осталось нормальных специалистов - одни болтуны, у которых ручки как у диплодоков, а язык как у птеродактилей.

[1en2]

в переводе на общепонятный... ...об чём речь

[ssc]

Интересно, что AD8532 это довольно мощный усилитель, способный отдать в нагрузку ток до 250мА (см ДШ), заточенный специально для однополярного питания, в свете сказанного использование дополнительного умощняющего ВК, да еще и в классе С, да еще и с двухполяркой представляется по меньшей мере бредом..

Ну и под занавес. Когда чью-либо конструкцию начинают сходу оплёвывать, причём исключительно теоретически, это вызывает недоумение, которое переходит в уверенность, что на этом форуме не осталось нормальных специалистов - одни болтуны, у которых ручки как у диплодоков, а язык как у птеродактилей.

У вас гипертрофированное чувство собственной значимости и значимости своих чудо-поделок.

Придумайте - именно придумайте, а не скрестите ежа с ужом, и никто вам плохого слова не скажет..а это, извините, хрень полнейшая..

[IRMADE]

[uquote="ssc",url="/forum/viewtopic.php?p=3864268#p3864268"]Интересно, что AD8532 это довольно мощный усилитель, способный отдать в нагрузку ток до 250мА (см ДШ), заточенный специально для однополярного питания, в свете сказанного использование дополнительного умощняющего ВК, да еще и в классе С, да еще и с двухполяркой представляется по меньшей мере бредом..

Схема была выложена мной для 4-8 - Омных колонок (см. раздел "Усилители для портативных колонок" 22.07.19 - 8.01.20), для наушников 16-33 Ома я её применил, так сказать, для количества. Понятно, что в данном случае можно было обойтись и одной AD. Но я всегда придерживался мнения, что у радиолюбителей должно быть несколько вариантов для повторения, чем больше, тем лучше. Именно поэтому некоторые схемы я развожу под ЛУТ, как любят современные мальчишки.
Про однополярное питание AD. Этот вариант мной даже не рассматривался, поскольку предполагает усложнение схемы и применение разделительных конденсаторов внушительных размеров (вам ли этого не знать?....).
Про класс С. Соберите схему и покажите на осциллограммах класс С... Значительно удобнее токи в выходных цепях и цепях питания посмотреть в Микрокапе, хотя результат будет тот же.
Вот такой вот получается "бред".
Про "...чувство собственной значимости...". Оно соответствует моему опыту работы и моей квалификации. Не менее и не более того.
Ну, вообщем, "шото как-то так", как вы когда-то говорили...

[As]

Определения классов усиления прочитайте - здесь чистый режим С, а искажения снижаются применением глубокой ООС, охватывающей ОУ... Т.к. ООС разомкнута в моменты, когда закрыты транзисторы обоих плеч усиления - переходные процессы будут довольно интересными - а с ними помехи вплоть до радиодиапазона и повышенный уровень интермодуляции...

[IRMADE]

As писал(а):

Определения классов усиления прочитайте - здесь чистый режим С, а искажения снижаются применением глубокой ООС, охватывающей ОУ... Т.к. ООС разомкнута в моменты, когда закрыты транзисторы обоих плеч усиления - переходные процессы будут довольно интересными - а с ними помехи вплоть до радиодиапазона и повышенный уровень интермодуляции...

Уважаемый As! С классом С я знаком - долгое время работал с передатчиками СВЧ. Но это к слову.
Не сочтите за труд смоделировать усилитель в МС показать на эпюрах отсечки токов, соответствующие режиму С, в нагрузке... И помехи в радиодиапазоне тоже интересно было бы увидеть. Заранее премного благодарен.

[ssc]

В микрокапе, говорите..Ну, вы сами этого хотели - я не настаивал..




Ваше..?..ошибок нет..?

Идем дальше..выходное напряжение на частоте 1кгц на нагрузке 16Ом (входное 1мВ..!!!.. )



То же, на частоте 20кГц..






Почему так..?..микрокап врет..?.. ..не - "ключница водку делала"..

Ну, и частотный анализ..



Обсуждать дальше откровенную безграмотность нет желания..это не тянет ни на телефонный усилитель, ни на усилитель вообще..

Теперь уберем выходной каскад и посмотрим выходной сигнал непосредственно с выхода ОУ с теми же цепями ООС - на частоте 20кГц



Вполне пристойно..

Увеличим входное напряжение аж в целых 50 раз..



Уже появляются артефакты, но в целом для телефонника пойдет..

Это - моделирование в идеальной математической среде...реальность будет куда хуже..

Файл микрокапа - в архиве..

Так вы говорите, спаять эту схемку..?..вы чо, прикалываетесь..?...

Вложения

IRMADE.RAR

(5.15 KiB) Скачиваний: 170

[IRMADE]

[uquote="ssc",url="/forum/viewtopic.php?p=3864415#p3864415"]В микрокапе, говорите..Ну, вы сами этого хотели - я не настаивал..

А у меня получается в МС абсолютно всё другое, как и на практике. Сигналы при входе 1 мВ на 1 кГц и на 20 кГц - идеальные синусы...

[ssc]

Что, опять микрокап врет..?..

Ну тогда выложите на всеобщее обозрение видео, что ли - чтоб было видно, что это работает именно ЭТО устройство, а не какое другое..



p/s - а вот вам и классика жанра - Шиклай с 100% ООС в реж. "С" на частотах 1 и 20кГц







Файл микрокапа в архиве во вложении..

Вложения

IRMADE1.RAR

(4.99 KiB) Скачиваний: 184

[IRMADE]

[uquote="ssc",url="/forum/viewtopic.php?p=3864444#p3864444"]Что, опять микрокап врет..?..

Ну тогда выложите на всеобщее обозрение видео, что ли - чтоб было видно, что это работает именно ЭТО устройство, а не какое другое..

Я думаю, что мы не будем играть в "подлог устройства"... Выкладываю свои показания МС. Как выложить в страницу я не знаю, поэтому выкладываю прикреплённые файлы.

При более высоких напряжениях питания всё то же самое, нет смысла выкладывать.

Вложения

АЧХ.pdf

(45.17 KiB) Скачиваний: 142

1 мВ_20 кГц.pdf

(139.73 KiB) Скачиваний: 140

1 мВ_1 кГц.pdf

(168.38 KiB) Скачиваний: 126

[ssc]

IRMADE, дружище - ну зачем мне пдф-ки - вы мне сам файл микрокапа дайте..

[IRMADE]

ssc писал(а):

IRMADE, дружище - ну зачем мне пдф-ки - вы мне сам файл микрокапа дайте..

Я уже забыл как это делается... Дайте время немного... Пока высылаю схему.. Как я понял, вы не ставили R1, в этом вся и загвоздка. Может, и нет необходимости файл высылать, но вспомнить что-то сильно захотелось, как это раньше делал.

Добавлено after 12 minutes 48 seconds:

ssc писал(а):

IRMADE, дружище - ну зачем мне пдф-ки - вы мне сам файл микрокапа дайте..

Извиняйте, коллега, не получается. Завтра узнаю у молодого как это делается, вышлю...

Вложения

Низковольтный для наушников.pdf

(46.6 KiB) Скачиваний: 161

[ssc]

Я уже забыл как это делается

Точно так же, как вы заливаете пдф-ки, только файл с метаданными надо предварительно упаковать в архив..

[IRMADE]

Точно так же, как вы заливаете пдф-ки, только файл с метаданными надо предварительно упаковать в архив.. [/uquote]

Так, что ли?

Вложения

Низковольтный для наушников.rar

(4.31 KiB) Скачиваний: 183

[ssc]

Именно.

У вас точно такой же результат, как и у меня - т.е, синус искажен... ..вместо выходного сигнала вы показывали входной...

Попозже я покажу, в чем ваша ошибка и почему так вышло...

[12943]

Просю прощенья, на входном сигнале до 5 мВ выходной каскад работает в классе А. Горбатом и уродливом, но А. Причем открыты только верхние по схеме транзисторы, а оба нижних намертво закрыты
и в работе устройства не участвуют, т.е. их попросту можно удалить.
Это происходит потому, что изначально закрытые транзисторы выходного каскада разрывают петлю ООС,
из-за этого выход ОУ стремится к насыщению в произвольную сторону, в этом конкретном случае в плюс и тем самым открывает верхнее плечо выходного каскада.
При этом схема переходит в устойчивое состояние, постоянное напряжение на выходе 30 мВ.
Если подать на вход 5 мВ, то на нагрузке 100 мкВт мощи при 0,2% искажений.
Супер!

Добавлено after 40 seconds:

IRMADE писал(а):

соответствует моему опыту работы и моей квалификации. Не менее и не более того.

[As]

А если ОУ хорошо отбалансирован? (думаю, на выходе ОУ получим ВЧ-колебания с амплитудой в полвольта и частотой, определяемой быстродействием ОУ ...)

[Vilsi]

а я вот тоже хочу поучаствовать. а чё-то вы забыли про искажения.
ничего не делал со схемой, просто запустил анализ. на выходе максимальный размах напряжения 1,1 В пик-пик.
как видно, на выходной мощности в районе -40 dBW искажения доходят до 10%. на графике, правда, 6%, но снято по точкам, поэтому там может быть и больше.
потом, типа, всё стабилизируется, и искажения уходят к 1 %.
-40dBW мощность, конечно, небольшая. но вот на 10 мВт (-20 dBW) искажений в 1% имхо многовато.

Вложения

ИНИ.JPG

(28.47 KiB) Скачиваний: 157

[ssc]

Просю прощенья, на входном сигнале до 5 мВ выходной каскад работает в классе А. Горбатом и уродливом, но А. Причем открыты только верхние по схеме транзисторы, а оба нижних намертво закрыты и в работе устройства не участвуют, т.е. их попросту можно удалить.

Вы даже не представляете, насколько вы близки к истине..и все дело - в одном резисторе..

Традиционная схема инвертирующего усилителя отличается отсутствием резистора R1. При этом из-за разницы входных токов на выходе имеется небольшое (около 5мВ) напряжение смещения, т-ры ВК закрыты, схема работает в классическом режиме "С" со всеми вытекающими отсюда последствиями. Введение в схему этого резистора увеличивает ток, вытекающий из инвертирующего входа ОУ, что как следствие усугубляет разницу входных токов и приводит к увеличению напряжения смещения на выходе ОУ до безобразно большой величины, причем, всегда в положительную сторону. Естественно, т-ры верхнего плеча ОУ работают с током примерно 1,8мА, нижние же оказываются закрыты..Естественно, ток верхнего плеча (около 2мА) течет через нагрузку, что вообще не есть хорошо, ибо сие будет приводить к повреждению излучателя..

Ниже - два графика анализа по постоянному току с картой токов - с резистором и без..





Собственно, это видно будет и в транзиент анализе микрокапа, достаточно лишь увеличить входное напряжение..





Таким образом, схема содержит грубые ошибки и не может должным образом работать как телефонный усилитель..если так можно выразисться, микросхема без ВК работала лучше, ибо он ее испохабил..

О выходной мощности здесь говорить просто глупо, ибо устройство потенциально не работоспособно..


Естественно, возникает вопрос - а как исправить ситуацию..?..есть только один способ, это перевод ВК в класс "В" или, что более предпочтительно - "АВ"

Чтобы рассмотреть этот вариант, уберем нахрен мощный дравер AD8532 - с ним все ясно, его использование вопросов не вызывает, и заменим его на недорогой широко доступный ОУ LM8272. Это ОУ, ВК которого работает в классе rail-to-rail, диапазон питающих напряжений по ДШ составляет 2,5...24В (по факту нижняя планка примерно около 1,8В), что позволяет использовать этот ОУ пратически до полного истощения заряда 2 батарей АА.

Одним из возможных и наиболее простым вариантом может быть схема на скрине ниже..




Здесь необходимо сделать несколько пояснений.

Во-первых, введен резистор R3. Этот резистор выравнивает входные токи ОУ, уменьшая постоянное напряжение на выходе усилителя до единиц милливольт. По дефолту оптимальный его номинал равен номиналу резистора ООС (R2), т.е 51кОм, но может отличаться в зависимости от параметров конкретного ОУ или даже отсутствовать совсем, если этот ОУ имеет малые входные токи.

Далее, уменьшена коррекция в цепи ООС по запаздыванию (С2) - при прежнем его номинале (33пф) усилитель имел нехороший пик, что могло бы привести к самовозбуждению.

Введена классическая цепь смещения ВК, сообщающая ему ток покоя выходной ступени примерно 3мА. Ток через диоды выбран сранительно небольшим (300мкА), с целью экономии ресурсов батареи. Конденсатор С3, шунтирует диоды, компенсируя падение напряжения на них, что немного повышает выходную мощность.

В ВК исключены резисторы нагрузки первого каскада (ОЭ). Дело в том, что эти резисторы ограничивают ток базы т-ров последней ступени, и одновременно улучшают разряд их входной дифф. емкости. Здесь же используются т-ры с малым значением оной, к тому же, для телефонного усилителя такое упрощение вполне допустимо. В итоге это позволило обойтись простым источником смещения всего на двух диодах.

Размах выходного напряжения этого усилителя на нагрузке 16 Ом составляет 1,4В (см график ниже), что составляет выходную мощность примерно 15мВт.



Но и это еще не предел.. ..для повышения выходной мощности следует несколько модифицировать ВК, реализовав его с усилением по напряжению и видоизменив саму цепь ООС..



Ниже на графике размах выходного напряжения модифицированного ВК, для сравнения стрелками отмечена разница между ними..



Размах выходного напряжения модифицированного ВК на нагрузке 16Ом примерно 2,558В, что составляет выходную мощность примерно 50мВт при максимальном входном напряжении около 250мВ..

Вот это это уже кое-что..!!!..

Ну, и в заключение - FFT анализ..



Как видно из графика, на частоте 20кГц THD не превышает 0,08% - очень неплохо для низковольтного телефонного усилителя..

Вот такие, мля, схемы надо предлагать...

[IRMADE]

Нормально слышимой человеческим ухом музыке через наушник типа «затычка» соответствует подводимая к наушнику мощность от 5 мВт до 20 мВт. Согласно Микрокапу, для данного усилителя этим мощностям соответствует диапазон выходных напряжений (эфф.) от 412 мВ до 820 мВ на 34-омном наушнике. Эти выходные напряжения обеспечиваются, в свою очередь, входными (эфф.) в интервале от 75 мВ до 143 мВ. Вот в этом диапазоне и нужно смотреть эпюры выходных напряжений усилителя в Микрокапе.
Привожу графики полученные в Микрокапе и осциллограммы входных-выходных сигналов, снятые на реальном усилителе. Как видно, никакой кривизны синуса там нет и в помине.

Вложения

Рвых = 120 мкВт.PNG

(23.13 KiB) Скачиваний: 161

Рвых = 100 мкВт.PNG

(23.2 KiB) Скачиваний: 163

Рвых = 16 мВт.PNG

(22.16 KiB) Скачиваний: 155

Низковольтный_20 мВт.pdf

(124.73 KiB) Скачиваний: 110

Низковольтный_5 мВт.pdf

(126.9 KiB) Скачиваний: 112